답변 내역

안녕하세요.축열조는 열에너지를 저장하는 탱크로, 에너지를 필요한 시점에 사용하기 위해 열을 저장하거나 방출하는 장치인데요 원래 열에너지는 물질의 온도 변화나 상태 변화에 의해 저장됩니다.축열조에서는 다음 두 가지 방식 중 하나로 열을 저장하는데요 현열 저장 방식은 물질의 온도를 높이거나 낮추면서 열을 저장하는 방식으로 예를 들어 온수를 저장하는 축열조가 대표적이며 1톤의 물을 30℃에서 80℃로 데우면, 그 온도 차에 해당하는 열이 저장됩니다. 구조가 단순하고 비용이 저렴하지만, 물질의 온도 범위에 제한이 있어서 단위 부피당 저장 가능한 열량은 비교적 작습니다.두번째는 잠열 저장 방식인데요 물질의 상변화, 즉 고체→액체, 액체→기체로 변할 때 흡수하거나 방출하는 잠열을 이용하는 방식입니다. 예시로는 빙축열 시스템이 있는데요, 물을 얼려서 냉열을 저장하며 낮에는 얼음을 녹여 냉방에 사용합니다. 온도 변화가 거의 없는 상태에서도 대량의 열을 저장할 수 있어, 효율이 높고 부피가 작습니다. 다만, 물질의 안정성과 반복 사용 수명, 비용이 관건입니다.실제 공장 및 건물에서의 축열조 운용 방식으로 냉난방 설비, 냉방용 축열조는 전력요금이 싼 심야 시간대에 냉동기를 가동하여 얼음을 만들고, 주간에는 얼음을 녹이면서 냉수를 공급합니다.난방용 축열조는 보일러나 히트펌프가 생산한 온수를 저장해 필요할 때 꺼내 씁니다. 산업용 공정, 공장에서는 고온의 폐열을 열매체유나 용융염 등에 저장해 다음 공정의 예열이나 열전환 장치에 재활용하기도 합니다. 감사합니다.

안녕하세요.빵을 만들 때 반죽 속에서 이스트가 발효를 하면 에탄올과 이산화탄소가 함께 생성되는데요 이 중에서 이산화탄소는 빵을 부풀게 하는 역할을 하고, 에탄올은 굽는 과정에서 화학적으로 변하거나 사라지게 됩니다.이스트의 발효 반응에서 포도당이 분해되어 에탄올과 이산화탄소가 생기는데, 반죽 속에는 소량의 에탄올이 존재하게 되는데요 그런데 빵을 180~200 °C 정도로 굽게 되면, 에탄올은 끓는점이 약 78 °C로 낮기 때문에 대부분 기화하여 공기 중으로 날아가 버립니다.또한 에탄올은 단순히 증발할 뿐 아니라, 고온에서 산화나 열분해가 일어나기도 하며 산소가 충분한 오븐 내부에서는 일부 에탄올이 산화 반응을 겪을 수 있습니다. 이는 연소 반응으로, 에탄올이 산소와 반응하여 이산화탄소와 물로 바뀌는 산화 반응입니다. 또한, 완전한 연소가 되지 않는 국소적인 부분에서는 부분 산화 또는 열분해에 의한 향기 화합물 형성도 함께 일어나는데요, 이 과정에서 빵의 고소한 구운 향이 만들어지게 되는 것입니다. 감사합니다.

안녕하세요.질문해주신 바와 같이 빵을 만들 때 사용하는 이스트는 일종의 단세포 진균으로, 빵 반죽 속에서 당인 포도당, 설탕 등을 분해하여 에너지를 얻는 과정에서 이산화탄소와 에탄올을 생성하는데요, 이 현상은 무산소 상태의 혐기성 조건에서 일어나는 알코올 발효입니다. 포도당 1분자가 분해되어 에탄올 2분자와 이산화탄소 2분자가 만들어지는데요 기질은 주로 포도당(C₆H₁₂O₆), 과당, 자당 등 단당류나 이당류이며 이스트가 분비하는 효소에 의해 먼저 포도당 형태로 전환됩니다.발효 과정에 대해 설명드리자면, 이스트는 산소가 부족한 환경에서 해당과정을 통해 포도당을 분해하는데요 이 과정에서 피루브산이 생성되고, 이 피루브산이 효소 작용을 받아 에탄올과 CO₂로 전환됩니다.이때 생성된 CO₂ 기체가 반죽 속의 글루텐이라는 단백질 구조에 의해 가두어지면서 기포가 형성되고, 열을 받아 팽창하면서 빵이 부풀어 오르게 됩니다.에탄올은 굽는 과정에서 대부분 증발하여 사라지며, 남은 것은 풍미를 약간 부여하는 정도에 그칩니다. 감사합니다.

안녕하세요.현재 대한민국의 자연 상태에서 야생 늑대는 사실상 멸종된 상태입니다.과거에는 한국늑대라고 불리는 아시아 회색늑대의 아종이 한반도 전역의 산악 지대에 널리 분포했는데요, 이 늑대는 중국 북부, 만주, 러시아 연해주 등에도 이어지는 시베리아 늑대의 아종으로 분류됩니다.조선시대 문헌이나 일제강점기 기록에도 늑대의 존재가 자주 등장했으며 당시에는 가축이나 사람을 공격했다는 기록도 있고, 겨울철에 한반도 북부에서 눈밭을 따라 무리를 지어 이동했다는 보고도 있습니다.하지만 늑대는 20세기 중반 이후 급격히 사라지기 시작했는데요 사람에 의한 직접 포획과 박멸로 인한 것으로, 가축 피해를 막기 위해 정부나 지방 단위로 늑대를 잡는 정책이 있었습니다.또한 서식지 파괴 때문인데요, 산림이 개간되고 도로가 생기면서 늑대가 살아갈 숲이 줄어들었습니다. 또한 사슴, 멧돼지 같은 초식동물이 줄어들자 먹이를 찾기 어려워졌습니다. 이러한 이유로 1950년대~1960년대 이후 남한에서는 사실상 야생 늑대의 개체가 확인되지 않았습니다. 감사합니다.

안녕하세요.질문해주신 것처럼 그림 상에 동그라미 친 부분은 y절편인데요, y절편이란, 수학에서 함수나 직선이 y축과 만나는 점의 y값을 의미하며 즉, x=0일 때의 함수값을 말합니다.따라서 그림 상에서 동그라미 친 부분은 x=0이고, y축과 만나는 지점이기 때문에 y절편이라고 하는 것입니다. 감사합니다.

안녕하세요.네, 질문해주신 것처럼 은의 녹 인산화막을 전기적으로 제거할 수 있다는 말은 완전히 틀린 것은 아닌데요, 실제로 전기화학적 환원 반응을 이용하면 은의 산화된 표면을 되돌릴 수 있습니다. 우선 은은 철처럼 붉은색 녹(Fe₂O₃)을 만들지는 않는데요, 대신 공기 중의 황(S) 성분이나 황화수소(H₂S)와 반응해 황화은(Ag₂S)이라는 검은색 피막이 생기며 이것이 흔히 ‘은이 녹슬었다’고 부르는 상태입니다. 즉, 은의 녹은 산화가 아니라 황화에 의한 것입니다.이 황화은(Ag₂S)은 전기화학적으로 환원될 수 있는데요 즉, 전자를 공급해주면 황이 떨어져 나가고 다시 순수한 금속 은(Ag)이 됩니다. 이 과정은 전해 환원 혹은 갈바니 환원이라고 불리며,이를 가정에서도 간단히 구현할 수 있는 대표적인 예가 바로 ‘알루미늄 호일과 베이킹소다를 이용한 은세척’ 방법입니다.알루미늄은 은보다 환원력이 강한 금속인데요 물 속에서 알루미늄이 산화되며 전자를 방출하고, 그 전자가 황화은의 Ag₂S를 환원시켜 다시 금속 Ag로 돌려놓습니다.다만 철이나 구리에는 같은 방법이 안 통하는 이유는 두 가지가 있는데요, 우선 산화물의 안정성 차이 때문입니다. 철의 녹(Fe₂O₃, Fe₃O₄)은 매우 안정한 결정 구조를 가지고 있어서 단순히 전자를 공급한다고 해서 쉽게 금속 Fe로 되돌아가지 않는데요, 다시 환원하려면 매우 높은 온도에서의 화학적 환원이 필요합니다. 또한 구리의 산화물(CuO, Cu₂O)도 비교적 안정하여, 상온에서의 간단한 전기화학 반응으로는 복원이 어렵습니다.게다가 은의 황화물(Ag₂S)은 전기적으로 반도체적 성질을 가지며, 전자 이동이 가능해 전기화학적 환원이 비교적 쉽게 일어나는 반면, 철의 산화물이나 구리 산화물은 절연성이 강해 전자가 표면으로 잘 전달되지 못하므로 전기적 복원이 거의 일어나지 않습니다. 감사합니다.

안녕하세요.질문해주신 것과 같이 불포화탄화수소에서 cis와 trans 이중결합의 차이는 탄소 사슬의 공간적 구조 때문이며, 이 구조적 차이가 분자 간 포개짐의 효율에 직접적인 영향을 미치는데요 먼저, packing이란 여러 분자들이 서로 가까이 모여 규칙적이고 조밀하게 배열되는 정도를 뜻합니다. 분자 간 상호작용 중 특히 반데르발스 힘은 분자들이 얼마나 가깝게 정렬될 수 있는가에 따라 강도가 달라지므로, packing 효율은 물질의 녹는점이나 결정성에도 큰 영향을 미칩니다.이때 cis 이중결합의 경우 두 개의 치환기가 이중결합의 같은 쪽에 위치하는데요, 이로 인해 탄소 사슬이 굽어있는 형태를 띱니다. 결과적으로 이렇게 꺾인 구조는 사슬들이 서로 평행하게 가지런히 놓이는 것을 방해합니다.ㅈ즉, 인접한 분자끼리 밀착하여 포개질 수 있는 면적이 작아지며, 반데르발스 인력이 약해지고 packing이 잘 일어나지 않게 되는 것입니다.예를 들어서 올리브유에 들어 있는 올레산은 cis-이중결합을 갖고 있어서 상온에서 액체 상태인데요, 이는 분자들이 조밀하게 쌓이지 못하기 때문입니다.반면에 trans 이중결합의 경우 두 치환기가 이중결합의 서로 반대쪽에 있기 때문에 탄소 사슬이 거의 직선형 구조를 유지합니다. 결과적으로 사슬들이 나란히 정렬하기 쉬워져서 분자 간 상호작용이 극대화되고, packing이 잘 되어 고체 상태나 결정 구조를 형성하기 쉽습니다. 감사합니다.

안녕하세요.질문해주신 모성애는 생물학적으로는 후손의 생존 가능성을 높이기 위한 본능적 돌봄 행동으로, 인간뿐 아니라 다양한 동물에서 관찰되며 특히 포유류에서는 모체가 새끼를 낳고 젖을 먹이는 과정이 필수적이기 때문에, 모성애는 생존 전략의 핵심 요소로 자리 잡았습니다. 말씀하신 대로 가축들 중에서도 그 정도와 형태가 다양하게 나타나는데요, 야생 동물 중 모성애가 강한 종으로는 코끼리가 있습니다.코끼리 암컷은 새끼를 낳은 뒤 수년 동안 젖을 먹이며, 무리 전체가 새끼를 보호하는데요, 어미뿐 아니라 이모 코끼리라고 불리는 다른 암컷들도 새끼를 도와 키우며, 사회적 모성애를 형성합니다. 또한 새끼가 사망했을 때 애도 행동을 보이기도 하여, 감정적 애착이 뚜렷한 종으로 연구되고 있습니다.또한 고래와 돌고래류에서도 약 1년의 긴 임신 기간과 강한 사회적 유대감 덕분에 어미와 새끼의 관계가 밀접하며 새끼가 수영을 배우기 전까지 어미가 몸으로 받쳐주고, 무리 전체가 돌보는 집단적 양육이 이루어집니다.이때 모성애가 언제까지 유지되느냐는 종마다 생리적, 생태적 요인에 따라 다른데요 보통 포유류는 젖을 떼는 시기까지가 생리적 모성기이며, 대개 수개월~수년 정도이고 조류는 새끼가 비행하거나 독립할 수 있을 때까지로, 보통 수주~수개월입니다. 이외에 코끼리, 고래, 영장류 등의 사회적 동물은 단순한 수유를 넘어서, 사회적 학습이 완성될 때까지 모성적 돌봄이 이어집니다. 즉, 모성애는 단순히 젖을 주는 기간이 아니라, 후손이 독립 가능한 수준의 생존 능력을 갖출 때까지 유지되는 행동적, 정서적 본능이라고 볼 수 있겠습니다. 감사합니다.

안녕하세요.현재의 CRISPR-Cas9 기술은 염색체 수준이 아니라 염기 서열 단위 혹은 특정 유전자 단위의 편집만 가능한데요 따라서 수십억 개의 염기를 가진 염색체 전체를 교체하는 것은 기술적으로는 매우 어렵습니다. 우선 염색체는 단순한 DNA 사슬이 아닌데요, 히스톤 단백질과 함께 고도로 압축된 구조로 존재하며, 세포 분열 시 정확한 복제와 분리가 이루어지도록 복잡한 3차 구조를 형성합니다. 따라서 단순히 DNA 한 부분을 빼고 다른 걸 넣는 수준의 조작으로는 세포가 이를 인식하거나 안정적으로 유지하지 못합니다. 또한 염색체는 세포핵 내에서 각자 고유한 위치와 부착점을 가지고 있는데요, 잘못 교체되면 분열 과정에서 분리 오류가 일어나 세포가 사멸하거나, 암세포처럼 비정상 증식이 일어납니다.그럼에도 불구하고, 원리적으로 완전히 불가능한 것은 아닙니다. 최근에는 일부 연구에서 인간 세포에 인공 염색체를 삽입해 특정 유전자를 안정적으로 발현시키는 데 성공했으며, 따라서 염색체 전체를 교체하는 것은 아직 불가능하지만, 새 염색체를 추가하거나 일부 대체하는 방향으로는 미래에 접근할 수 있을 가능성이 있습니다.이때 염색체를 통째로 교체한다는 것은 단순히 유전 정보만 바꾸는 것이 아니라, 세포 전체의 유전자 발현 네트워크를 다시 조정해야 한다는 뜻인데요 특히 인간은 약 2만여 개의 유전자가 서로 상호 조절하며 작동하므로, 염색체 하나만 바꿔도 전체 발달 과정에 심각한 불균형이 생길 가능성이 높습니다. 예를 들어, 염색체 간 상호작용이나 후성유전적 조절아메틸화, 히스톤 변형 등이 무너지면 세포 분열, 분화, 생식능 등에 문제가 발생합니다. 따라서 단순한 물리적 교체만으로는 생리적으로 정상적인 생명체를 유지하기 어렵습니다.마지막으로 질문주신 일란성 쌍둥이 중 한 명의 성염색체를 XX에서 XY로 만든다면, 그 아이는 남성으로 발달할지에 대해서 이론적으로는 Y 염색체에 포함된 SRY 유전자가 성 결정의 핵심 역할을 하므로, 세포 수준에서는 남성 발달 방향으로 유도될 가능성이 있으나 모든 세포의 염색체를 바꿔야 합니다. 인간의 몸은 약 37조 개의 세포로 이루어져 있는데, 수정란 한 개에서 유래하므로 성별은 수정 시점에 결정됩니다. 태어난 뒤나 배아 발달 중에 염색체를 교체하는 것은, 일부 세포에서만 Y 염색체가 존재하는 ‘모자이크’ 상태를 만들어내기 때문에 정상 발달이 불가능합니다. 감사합니다.

안녕하세요.안녕하세요. 말씀하신 대로, 보어의 수소 원자 모형은 단전자 원자, 즉 전자가 하나만 있는 원자나 이온인 H, He⁺, Li²⁺ 등에만 정확하게 적용될 수 있는데요, 그 이유는 보어 모형이 핵과 전자 사이의 쿨롱 인력만을 고려하고, 전자 간의 반발(전자-전자 상호작용)은 전혀 고려하지 않기 때문입니다.우선 수소의 경우에는 전자가 하나이므로 핵-전자 간의 힘만 계산하면 되고, 따라서 보어의 식으로 정확한 에너지 준위를 구할 수 있습니다.하지만 수소 이외의 다전자 원자에서는 상황이 복잡해집니다. 전자가 여러 개 존재하므로, 각 전자들은 핵과의 인력뿐 아니라 다른 전자들과의 전기적 반발력을 동시에 받게 되는데요, 이 때문에 정확한 해석적 해를 얻을 수 없고, 보어식처럼 단순한 수식으로 에너지 준위를 구할 수는 없습니다. 이 경우에는 다음과 같은 근사적 방법들이 사용되며 이때 유효 핵전하를 이용할 수 있는데요, 전자가 다른 전자들에 의해 어느 정도 핵의 인력을 가려지게 되므로, 실제로 한 전자가 느끼는 핵전하를 말하는 것이며 이를 이용하면 보어식과 유사한 형태로 근사할 수 있습니다.또는 슈뢰딩거 방정식 근사 해법을 이용할 수 있는데요, 다전자 원자에 대해서는 정확한 해를 구할 수 없기 때문에, 하트리 방법을 이용해 각 전자가 평균적인 전기장 속에 있다고 가정하기도 합니다. 감사합니다.